20 a 24 de maio de 2013 – Penedo, Itatiaia – RJ - Brasil May 20th to 24th, 2013 – Penedo, Itatiaia – RJ – Brazil
PROPRIEDADES MECÂNICAS DE METAL DE SOLDA DE AÇO DE
EXTRA ALTA RESISTÊNCIA PARA REPAROS DE COMPONENTES DE
AMARRAÇÃO DE PLATAFORMAS
Antonio José Mendes Gomes, aj.gomes@uol.com.br1
Jorge Carlos Ferreira Jorge, jorgecfjorge@gmail.com1,2
Luis Felipe Guimarães de Souza, lfgs59@gmail.com1
Ivaní de Souza Bott, bott@puc-rj.br3
1Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca, PPEMM, Av. Maracanã, 229, Maracanã, Rio de
Janeiro, RJ, Brasil.
2Fluke Engenharia Ltda, Av. Rio Branco 135, 11° andar, Centro, Rio de Janeiro, Brasil.
³Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, DEMA, Rua Marques de S. Vicente, 225, Gávea, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Resumo: O presente trabalho faz parte de um amplo programa de pesquisas que tem por objetivo o desenvolvimento
de procedimentos de soldagem para amarras e acessórios para aplicação em sistemas de ancoragem de plataformas de petróleo. No caso específico do trabalho em questão, discute-se a viabilidade técnica do desenvolvimento de um consumível a ser utilizado em procedimento de soldagem para aplicação em amarras e acessórios de ancoragem, que permitam a obtenção de resistência mecânica e tenacidade ao impacto, da ordem de 860 MPa e 50 Joules à –20°C, respectivamente. São apresentados os resultados de propriedades mecânicas e microestruturais de metais de solda obtidos a partir de consumível desenvolvido no programa de pesquisas, e dá sequência à discussão para um melhor entendimento da relação tenacidade X microestrutura destes metais de solda. Foram soldadas juntas de topo em multipasses , de acordo com requisitos da norma AWS A5.5-96,utilizada apenas como referência para a geometria do chanfro, de modo a evitar o efeito da diluição, pelo processo de eletrodo revestido com 4,0mm de diâmetro, com preaquecimento de 250°C, corrente contínua, posição plana e aporte térmico médio de 1,5 kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios de tração, impacto Charpy-V, dureza e metalográficos por microscopia eletrônica de varredura (MEV) em corpos-de-prova retirados integralmente do metal depositado, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico pós-soldagem. Os tratamentos térmicos pós-soldagem consistiram de aquecimento a 600°C por 1, 2 e 3 horas seguido de resfriamento ao ar. Os resultados mostraram que os metais de solda obtidos apresentaram propriedades satisfatórias, propiciando resultados superiores aos mínimos requeridos para a utilização na soldagem do aço IACS W22 GRAU R4 para todas as condições de análise.
Palavras-chave: metal de solda, propriedades mecânicas, tratamento térmico, aço de extra alta resistência.
1. INTRODUÇÃO
A grande diversidade de materiais e processos de escala da engenharia de fabricação moderna oferece um desafio especial quanto ao atendimento dos requisitos de fabricação das mais variadas estruturas nas diversas áreas de desenvolvimento. Torna-se importante levar em consideração que os processos de fabricação passam atualmente por profundas mudanças que exigem ações inovadoras, estratégias competitivas, metodologias e ferramentas para o uso eficiente da tecnologia e dos recursos.
Neste contexto, o grande potencial exploratório em águas profundas motiva a busca de um conhecimento tecnológico necessário para viabilizar a exploração e produção em alto mar. Paralelamente à busca de novas tecnologias de exploração e produção, a diminuição do risco de falha estrutural em unidades de exploração do tipo offshore, tornou-se uma preocupação constante do setor, uma vez que falhas estruturais podem significar elevados custos decorrentes da utilização parcial de equipamentos, manutenção extemporânea, parada de produção, perdas materiais e, principalmente, perdas humanas e danos ao ecossistema.
Na utilização de estruturas soldadas observa-se a importância crescente da necessidade de juntas soldadas com propriedades mecânicas adequadas às condições de serviço, cujas exigências podem inviabilizar um reparo por soldagem, caso não apresente a confiabilidade exigida. No caso de operações “offshore”, a confiabilidade depende fundamentalmente da segurança das linhas de ancoragem.
No caso de componentes para ancoragem de plataformas, existem regras específicas para materiais adequados, as quais definem requisitos extremamente complexos, visto haver necessidade de associar elevadas resistências mecânicas com um alto padrão de tenacidade ao impacto, como mostrado na Tab. (1) da norma IACS W22 (2011).
Tabela 1. Propriedades mecânicas dos aços segundo a norma IACS W22(2011).
Grau do Aço LE (MPa) LR (MPa) Al (%) RA (%) Ecv (J)
R3 410 690 17 50 40 R3S 490 770 15 50 45 R4 580 860 12 50 50 R4S 700 960 12 50 56 R5 760 1000 12 50 58 Nota: LE- limite de escoamento; LR- limite de resistência; Al(%)- alongamento percentual;
RA(%)- redução de área e Ecv- energia absorvida Charpy-V à -20°C.
Este nível de exigência torna a soldagem destes componentes um grande desafio em termos não somente da definição do procedimento de soldagem mais adequado, como, principalmente na seleção e/ou desenvolvimento de consumíveis adequados para a aplicação. É importante ressaltar que nestes casos, mesmo as normas de qualificação de consumíveis de soldagem, tais como AWS A 5.5 (1996), AWS 5.28 (1996) e MIL-E-22200/1F (1981), por exemplo, podem não atender integralmente os requisitos dos metais de base utilizados em ancoragem de plataformas marítimas com base na norma IACS W22 (2011), visto que, são limitadas a resistências mecânicas da ordem de 120ksi (830MPa), nem sempre definem critérios de resistência ao impacto mínima, devendo ser os mesmos acordados entre fornecedor e cliente, de acordo com AWS A 5.5 (1996) e AWS 5.28 (1996). Além disso, apresentam ainda um outro complicador, não fazem menção à manutenção de propriedades quando se faz necessária a realização de tratamento térmico de alívio de tensões, tratamento mandatório para acessórios de ancoragem. As normas que realizam esta avaliação, podem até ter requisitos inferiores para a condição de tratado termicamente como evidencia a MIL-E-22200-1F ( 1981). De fato, a Tabela (2) mostra os requisitos da norma MIL-E-22200/1F (1981) para eletrodos revestidos, onde se nota que, quando se exige a realização de tratamentos térmicos de alívio de tensões, os requisitos especificados são inferiores aos do estado de como soldado. É de se destacar também que esta norma não faz exigência para a resistência mecânica do consumível após o tratamento térmico pós-soldagem.
Considerando este aspecto de impossibilidade de garantia de fornecimento de consumíveis com as propriedades requeridas com garantia de norma específica, é fundamental um estudo criterioso e investigativo para avaliar a adequação de consumíveis especiais disponíveis no mercado.
Tabela 2. Requisitos de propriedades mecânicas para consumíveis segundo a norma MIL 22200-1F
Tipo LR(MPa) LE(MPa) Al(%) Ecv (J)
CS TTPS CS TTPS CS TTPS CS TTPS MIL-7018(*) 481 NE 398-481 377 24 24 27(-290C) 27(-290C) MIL-8018C3(*) 549 NE 466-549 445 24 24 27(-29 0C) 27(-290C) MIL-9018M(**) 617 NE 535-617 514 24 24 27(-510C) 27(-510C) MIL-10018M(**) 686 NE 604-686 583 20 20 27(-51 0C) 27(-510C) MIL-11018M(**) 754 NE 672-754 672 20 20 47(-51 0C) 27(-510C)
Onde: CS- Como Soldado; TTPS – Tratamento Térmico Pós-Soldagem; NE –Não Especificado (*)TTPS realizado à 6200C; (**)TTPS realizado à 5500C
O presente trabalho dá sequência à publicações anteriores ( JORGE et al., 2001, 2004, 2006 , 2007, 2008, 2010; FARAGASSO et al., 2011; FARNEZE et al., 2009) procurando avaliar a adequação de consumíveis que sejam adequados à soldagem com requisitos desafiadores de resistência mecânica e tenacidade. Particularmente, se avalia a possibilidade de melhoria das propriedades de um consumível nacional de elevada resistência mecânica com a variação do tempo de tratamento térmico pós-soldagem, já que o aumento da temperatura de tratamento não pode ser realizado para não causar efeitos nocivos ao metal base para o qual se está estudando o consumível em questão. Este estudo está avaliando o potencial do consumível para atender as propriedades do aço R4. Caso o mesmo atenda, estará sendo realizado trabalho posterior envolvendo soldagens reais, envolvendo juntas soldadas.
2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Materiais
é apresentada na Tab. (3):
Tabela 3. Composição química do metal depositado.
Elemento C Si P S Mn Mo Ni Cr V Ceq(*) (% Peso) 0,064 0,451 0,018 0,005 1,373 0,634 2,207 0,788 0,0145 0,727
(*) Ceq = C + Mn/6 + ( Cr + Mo + V )/5 + ( Cu + Ni )/ 15
2.2. Soldagem das Placas de Teste
Foram utilizadas duas placas de teste e as juntas foram soldadas a partir de chapas com 19 mm de espessura e 700 mm de comprimento. A geometria e demais dimensões da junta são apresentadas na Fig. (2). As juntas foram preaquecidas à temperatura de 250°C. 22° 13 25,4 9,5 1 9
Figura 2. Detalhes da geometria da junta utilizada (cotas em mm).
A Tabela (4) apresenta o conjunto de parâmetros médios utilizados para a soldagem, enquanto a Fig. (3), mostra a sequência de deposição dos passes de soldagem.
Tabela 4. Parâmetros de soldagem utilizados.
Ф (mm) Corrente (A) Tensão (V) AT (kJ/mm) NP 4,0 18-190 20-30 1,51 23 Nota: Ф - diâmetro do eletrodo; AT – aporte térmico; NP – número de passes.
Figura 3. Sequência de deposição dos passes de soldagem. 2.3. Tratamentos Térmicos Pós Soldagem (TTPS)
Foram realizados tratamentos térmicos consistindo de aquecimento a 600°C por 1, 2 e 3 horas, seguidos de resfriamento ao ar, sendo estas condições comparadas à condição de como soldado do metal de solda.
2.4. Ensaios Mecânicos
Foram removidos corpos-de-prova longitudinais e transversais ao cordão de solda para ensaios de tração, de impacto Charpy-V e dureza.
Os ensaios de tração foram realizados à temperatura ambiente, em corpos-de-prova retirados longitudinalmente ao cordão de solda, para avaliação de todas as propriedades de tração do metal de solda.
Foram realizados ensaios de impacto Charpy-V, com diferentes objetivos, quais sejam:
a) Ensaios à temperatura de -20°C, realizados na condição de CS e após TTPS para tempos de: 1, 2 e 3 horas, para avaliação de possíveis alterações da tenacidade ao impacto devido a variação do tempo de tratamento e;
b) Ensaios realizados nas temperaturas de: -60; -40; -20; 0 e 20°C, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico por 1 hora, visando avaliar a segurança na variação da tenacidade para utilização do consumível.
Os ensaios foram realizados em corpos-de-prova normalizados conforme a norma ASTM A-370 nas dimensões de 10 mm X 10 mm X 55 mm e retirados transversalmente ao cordão de solda, a 2 mm da superfície da junta. O entalhe foi posicionado no plano da espessura e no centro do cordão de solda.
Foram realizados ensaios de dureza Vickers com carga de 10 kgf, em corpos-de-prova transversais ao cordão de solda, sendo realizada uma varredura de dureza da superfície até a raiz do metal de solda em intervalos de 1,0 mm.
2.5. Ensaios Metalográficos
Foram realizados ensaios metalográficos por microscopia eletrônica de varredura (MEV) nos metais de solda, para avaliação das microestruturas, tanto no estado de como soldado quanto após tratamento térmico pós-soldagem.
A preparação dos corpos-de-prova para análise metalográfica, consistiu de lixamento e polimento com pasta de diamante de granulometrias 6, 3, 1 e 1/4um, seguido de ataque químico com nital 2%.
3. RESULTADOS 3.1. Ensaio de tração
A Tabela (5) e Figura (4) mostram os resultados dos ensaios de tração, realizados nos metais de solda, onde se notam as seguintes características principais:
a)Todos os valores do ensaio de tração apresentaram-se acima do requisito mínimo para o aço grau R4, exceto o limite de resistência para a condição TTPS -3h, que apresentou uma redução de 4,5% quando comparado com a condição CS; b)Os valores de limite de escoamento apresentam resultados próximos e muito superiores ao requisito mínimo para o aço grau R4;
c)Todos os valores de alongamento e redução de área são superiores aos mínimos exigidos para o grau R4 e;
d)O aumento do tempo do TTPS provocou uma queda contínua, tanto na resistência mecânica quanto no limite de escoamento.
Tabela 5. Resultados dos ensaios de tração dos metais de solda.
Condição LE (MPa) LR (MPa) Al (%) RA (%) CS 796 892 22,29 65,86 TTPS – 1h 775 904 20,86 64,83 TTPS – 2h 755 876 20,00 60,41 TTPS – 3h 739 852 21,43 63,19 Mínimo [1] 580 860 12,00 36,00 0 1 2 3 400 600 800 1000 Limite de Escoamento Limite de Resistência
Limite de Resistência mínimo de 860 MPa
Limite de escoamento minimo de 580 MPa
R es is tê n ci a M ec ân ic a (M P a)
Tempo de Tratamento (horas)
Figura 4. Variação da resistência mecânica com o tratamento térmico pós-soldagem. 3.2. Ensaio de impacto Charpy-V
As Figuras (5) e (6) mostram os resultados dos ensaios de impacto realizados nos metais de solda, onde se notam as seguintes características principais:
a) O tratamento térmico pós-soldagem propiciou uma ligeira redução nos valores de tenacidade ao impacto em relação à condição de como soldado.
b) O aumento do tempo de tratamento térmico não provocou mudanças significativas nos valores de tenacidade ao impacto.
c) Todos os valores obtidos apresentaram-se acima do requisito mínimo para o aço Grau R4.
d) Para a condição de TTPS1h, a tenacidade ao impacto foi superior ao requisito mínimo, mesmo à temperatura de -600C, em ambas as condições de estudo.
0 1 2 3 0 20 40 60 80 100 120
Mínimo para metal de solda de 36 Joules à -200 C E n er g ia A b so rv id a (J o u le s)
Tempo de tratamento (horas)
-60 -40 -20 0 20 0 20 40 60 80 100 120
Mínimo para metal de solda de 36 Joules à -200 C TTPS CS E n er g ia A b so rv id a (J o u le s) Temperatura de Ensaio (°C)
Figura 5. Variação da energia absorvida com TTPS. Figura 6. Energia absorvida x temperatura para as condições CS e TTPS a 600°C por 1 hora. 3.3. Ensaio de dureza Vickers
A Figura (7) apresenta o perfil de dureza Vickers com carga de 10 kgf obtidos para os metais de solda nas condições de CS e TTPS, medidos a partir da superfície da junta, conforme descrito no item 2.4. Pode-se observar as seguintes principais características :
a) Os resultados obtidos para os metais de solda se concentram na faixa entre 300 a 350 HV para as diversas condições de análise;
b) O aumento do tempo de tratamento térmico não propiciou quedas significativas dos valores de dureza.
0 4 8 12 16 200 250 300 350 400 450 TTPS - 3h TTPS - 2h TTPS - 1h CS D u re za V ic ke rs ( H V 10 ) Distância da Superfície (mm)
Figura 7. Variação da dureza Vickers com o tratamento térmico pós-soldagem. 3.4. Ensaios Metalográficos
A Figura (8) apresenta o aspecto geral macrográfico da junta soldada.
As Figuras (9) e (10) mostram as micrografias dos metais de solda obtidos com utilização do MEV, para as diferentes condições, onde se notam as seguintes características:
a) Na região da ponta do entalhe Charpy-V, observa-se uma microestrutura constituída de martensita e banita revenida, com predominância deste último constituinte, tanto na região colunar quanto na região reaquecida, para todas as condições de análise conforme evidencia a Fig. (9).
b) O efeito do tratamento térmico propiciou uma ligeira precipitação de carbetos no contorno de grão como apresentado na Fig. (10).
Figura 8. Aspecto macrográfico da junta soldada. 4. DISCUSSÃO
A partir da análise das propriedades mecânicas obtidas no presente estudo conforme evidenciam as Tab.(5) e Fig. (4) a (7), pode-se evidenciar que o metal de solda obtido com o consumível utilizado permitiu obter os requisitos para o aço IACS W22 Grau R4 para todas as condições, exceto quando tratado termicamente por 3 horas. Neste aspecto, é importante salientar que todas as propriedades mecânicas apresentaram comportamento muito superior ao mínimo requerido, destacando-se a tenacidade ao impacto, que obteve os resultados satisfatórios para toda a faixa de temperatura de testes realizada. A única propriedade que apresentou comportamento diferente foi a resistência mecânica, a qual permitiu valores elevados para a condição de como soldado e TTPS-1h e 2h . O aumento do tempo de tratamento térmico provocou a queda contínua desta propriedade, propiciando valores decrescentes para a condição TTPS-3h , valores estes inferiores ao mínimo exigido pelo grau R4. Embora de relevância, este é exatamente o ponto que tem sido objeto de discussão recentemente sobre a questão das propriedades de metais de solda de alta resistência, pois segundo SURIAN et al.( 2010) , que consolidou uma série de experimentos sobre consumíveis de soldagem de alta resistência, a tenacidade ao impacto tem sido obtida com certa facilidade pelos consumíveis disponíveis, visto o grande número de estudos que foram realizados para encontrar formulações adequadas, particularmente sobre o balanço Mn-Ni ( HOEKSTRA et al., 1986; LORD et al., 1999; KEEHAN et al. 2004, 2006; EVANS et al., 1991; KANG et al., 2000; ZHANG et al., 1997 e SVENSSON et al.,1999). Já a resistência mecânica tem sido uma questão problemática, pois não tem sido considerada na formulação dos consumíveis e passou a ser o foco de preocupação, sendo que em alguns casos, faz-se necessário exceder a composição química prescrita para o consumível, de modo a permitir a obtenção da resistência mecânica adequada. Adicionalmente, destaca a forte influência do aporte térmico nesta propriedade, o que pode limitar a utilização de um consumível para uma dada aplicação.
Esta dificuldade foi verificada no presente trabalho, com o agravante que aqui, ainda se faz necessária a realização do TTPS, o que causou uma diminuição adicional na resistência mecânica. Por outro lado, do ponto de vista de aplicação do consumível, é de se esperar um comportamento superior de resistência mecânica quando em juntas de qualificação, devido ao efeito de diluição com o metal de base, o que promoverá um aumento da temperabilidade do metal de solda e, consequentemente, não se deve esperar uma queda de resistência mecânica do mesmo, tornando-o adequado para a aplicação.
Destaca-se que não houve efeito da diluição devido à geometria do chanfro utilizada com grande abertura de raiz, o que foi comprovado pela análise química, com destaque para o baixo teor de carbono.
CONDIÇÃO REGIÃO COLUNAR REGIÃO REAQUECIDA CS
TTPS 1H
TTPS 2H
TTPS 3H
Figura 9. Aspecto microestrutural dos metais de solda observados por MEV. Aumento:3000X. Ataque: nital 2%.
Figura 10 - Detalhe da ocorrência precipitação de carbetos no contorno com o tratamento térmico - Aumento: 3000X. Ataque: nital 2%.
Ainda em relação a esta questão, os valores encontrados no presente estudo estão de acordo com os previstos pela literatura para metais de solda de alta resistência. De fato, a Figura (11) mostra os dados da literatura em estudos de diversos autores (FARAGASSO, 2011; JORGE et al., 2011; SURIAN et al., 2010; LORD et al., 1999 e RAMIREZ, 2009) evidenciando a forte relação entre a resistência mecânica e o carbono equivalente, como ratificado por SURIAN et al.(2010) e RAMIREZ et al.(2009), com destaque para o resultado obtido no presente trabalho, ratificando a concordância com a literatura.
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
METAL DE SOLDA ESTUDADO
R e s is tê n c ia M e c â n ic a ( M P a ) Carbono Equivalente (%)
Figura 11. Variação da resistência mecânica com o carbono equivalente
O binômio microestrutura X tenacidade pode ser melhor esclarecido através da caracterização das microestruturas que foi realizada nas regiões da junta que correspondem a posição a frente do entalhe dos corpos-de-prova de ensaio de impacto Charpy-V. Na Figura (9), observando-se a microestrutura por MEV, pode-se notar que a estrutura em geral é composta de grãos relativamente finos, sendo necessária a utilização de aumentos da ordem de 3000X para melhor detalhamento. Pode-se então observar, que para a condição de como soldado ocorre a predominância de microestrutura baínitica na região colunar com discreta precipitação após o TTPS notadamente após 3 horas à 600ºC. Na região reaquecida, os passes subsequentes produzem uma microestrutura composta por ferrita e carbetos com precipitação um pouco mais intensa para maiores tempos de TTPS. De forma adicional, a Fig. (9) mostra não apenas a ocorrência predominante de bainita, mas também a ocorrência de martensita revenida de baixo carbono, reconhecidamente de boa tenacidade, tanto na região colunar quanto na região reaquecida do metal de solda, o que justifica a importância da utilização desta técnica de análise para clarificação das microestruturas em metais de solda de aços de extra alta resistência.. A Figura (10) evidencia a precipitação de carbetos nos contornos de grão, o que provoca a ligeira redução nos valores de tenacidade.
Vários trabalhos ( JORGE, 2011; KEEHAN, 2006; LORD , 1999; EVANS, 1991; KEEHAN, 2004) tem destacado a importância da avaliação de um balanço adequado entre os elementos Ni e Mn em um patamar específico associados a manutenção de baixos teores de carbono para a obtenção de propriedades adequadas, sendo que os valores desta relação para o presente trabalho estão de acordo com aqueles obtido em estudos realizados por LORD et al.(1999) e SVENSSON et al.( 1999), onde também foram verificados elevados níveis de tenacidade ao impacto para relações Ni e Mn similares às utilizadas no presente estudo.
5. CONCLUSÕES
Do exposto no transcurso do presente trabalho, pode-se concluir que:
a) O metal de solda estudado mostrou-se adequado para utilização na soldagem do aço grau R4 da norma IACS W22 com utilização de preaquecimento de 250°C e TTPS realizado à 600°C por 1 hora e 2 horas;
b) A tenacidade ao impacto mostrou resultados superiores aos exigidos mesmo para temperaturas da ordem de -60°C na condição TTPS- 1h;
c) O tratamento térmico pós-soldagem propiciou uma redução da resistência e também ligeira redução na tenacidade, em consequência da precipitação de carbetos nos contornos de grão.
6. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem às Instituições pelo apoio prestado na execução do presente trabalho: A Fluke Engenharia Ltda., CEFET/RJ, PUC-Rio e ESAB. Os autores agradecem também a: Marcio Moura, Tatiana Farias e Jorge Vieira da Fluke Engenharia Ltda., pelo apoio na realização das soldagens e ensaios mecânicos.
7. REFERÊNCIAS
ASTM A-370 , Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products. ASTM International. AWS 5.5, Specification for low alloy steel electrodes for shielded metal arc welding , 1996.
AWS 5.28, Specification for low alloy steel electrodes and rods for gas shielded arc welding, 1996.
EVANS, G. M., 1991, The Effect of Nickel on the Microstructure and Proprieties of C-Mn All-Weld Metal Deposits, Welding Research Abroad, XXVII.
EVANS,G. M.,1983, Development of MMA electrodes for offshore application, Metal Construction, p. 438-443. FARAGASSO, S.M. et al.,2011, “Avaliação de Propriedades Mecânicas e Microestruturais de Metal de Solda de Aço
de Extra Alta Resistência para Utilização em Equipamentos de Ancoragem”, Anais do CONSOLDA 2011. FARNEZE, H. N.; JORGE, J.C.F.; SOUZA, L.F.G; BOTT, I.B.2009, “Estudo comparativo de metais de solda de aço de
alta resistência obtidos pelos processos eletrodo revestido e arame tubular para aplicação em equipamentos de amarração offshore”; Soldagem & Inspeção; vol.14; no.2; São Paulo Abril./Junho, p.151-160.
HOEKSTRA, S., BURG, M. A.M.S. and OUDEN, G,1986; Microstructure and Noth Toughness of ferritic weld Metal”, Metal Construction, 18(12),p. 772-775.
IACS W22 -International Association of Classification Societies, W22, Offshore Mooring Chain, June, 2011.
JORGE, J.C.F. et al.,2001, “Desenvolvimento de procedimento de reparo por soldagem de amarras de aço para ancoragem de plataformas de petróleo”, IN: XXVII Congresso Nacional de Soldagem , outubro, Brasil.
JORGE, J. C. F., BOTT, I. S., SUMAM, J. A., SOUZA, L. F. G.2004, “Efeito de tratamentos térmicos pós-soldagem nas propriedades de aço fundido de elevada resistência para sistemas de ancoragem de plataformas marítimas”, Revista Soldagem & Inspeção, vol. 9, no. 4, dezembro, p.205 – 212.
JORGE, J. C. F. et al., 2004, “Relação tenacidade/microestrutura da ZTA de aço fundido ASTM A 148 GR. 80 50 para acessórios de ancoragem de plataformas de petróleo”, Revista Soldagem & Inspeção. , vol. 9, no. 4, dezembro,, p.192-197.
JORGE, J.C.F. et al., 2006,“Desenvolvimento de Procedimento de Reparo por Soldagem de Amarras de Aço para Ancoragem de Plataformas de Petróleo, Parte III – Comportamento em Fadiga”, In: XXXII Congresso Nacional de Soldagem, Anais do XXXII CONSOLDA.
JORGE, J.C.F. et al.,2007, “Influência da composição química e tratamento térmico pós-soldagem nas propriedades mecânicas e microestruturais de metais de solda de alta resistência”, IN: XXXIII Congresso Nacional de Soldagem, Anais do XXXIII CONSOLDA.
JORGE, J.C.F. et al.,2008, “Evaluation of the mechanical properties on welded links of high strength steel mooring chains after fatigue testing”, In: 2nd Latin American Welding Congress, São Paulo.
JORGE, J.C.F. et al.,2010, “Avaliação de propriedades mecânicas de elos de amarras de aço de alta resistência submetidos à ensaios de fadiga”, Anais do VI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica.
JORGE, J.C.F. e REBELLO, J.M.A.,1989, Microscopia eletrônica de varredura de cordões de solda de aços de alta resistência, Soldagem & Materiais, 1(3), p.44-50.
JORGE, J.C.F, SOUZA,L.F.G, SANTOS FILHO,O.R. e BOTT,I.S., 2011, Estudo de metais de solda de aço de extra alta resistência para utilização em componentes de ancoragem de plataformas de petróleo. Parte I: Propriedades Mecânicas, IN XXXVII CONSOLDA.
KEEHAN, E. et al.,2006, “New developments with C-Mn-Ni High-Strength Steel Weld Metals, Part A– Microstructure”, Welding Journal, v. 85, n. 9, pp. 200s-210s.
KEEHAN, E. et al.2006, Microstructural Characterization of As-deposited and Reheated weld Metal – High Strength steel Weld Metals”, IIW Doc. IX-2187-06.
KEEHAN, E.2004, Effect of Microstructure on Mechanical Properties of High Strength Steel Weld Metals, Ph. D dissertation, Chalmers University of Technology and Göteborg University, Göteborg, Sweden.
KANG, B. Y.; KIM , H. J.; HWANG, S. K.,2000, Effect of Mn and Ni on the Variation of the Microstructure and Mechanical Properties of Low-carbon Weld Metals. ISIJ International, Vol. 40(12), p.1237–1245.
LORD, M., JENNINGS,G. 1999, Effect of interpass temperature on properties of high-strength weld metals, Svetsaren, nr.1-2, p.53-58.
MIL 22200-1F,1981, Electrodes, welding, mineral covered, iron-powder, low hydrogen medium and high tensile steel , as welded or stress-relieved weld application.
RAMIREZ, J.E.2009, Examining the Mechanical Properties of High-Strength Steel Weld Metals , Welding Journal, Vol. 88, 32-38.
SURIAN, E., RISSONE, N. M., SVOBODA, H. G., VEDIA, L.A, 2010, “SMAW, FCAW and SAW High-Strength Ferritic Deposits: The Challenge Is Tensile Properties”. Welding Journal, Vol. 89, March 2010, 54-64-s
SVENSSON, L.E.,1999, Consumables for Welding High Strength Steels; Svetsaren, A welding review published by The Esab Group, Vol. 54 No. 1–2, pp.29-33 .
8. DIREITOS AUTORAIS
MECHANICAL PROPERTIES OF HIGH STRENGTH STEEL WELD
METALS FOR MOORING SYSTEMS OF OIL PLATFORMS
Antonio José Mendes Gomes, aj.gomes@uol.com.br1
Jorge Carlos Ferreira Jorge, jorgecfjorge@gmail.com1,2
Luis Felipe Guimarães de Souza, lfgs59@gmail.com1
Ivaní de Souza Bott, bott@puc-rj.br3
Abstract: The present work is part of a wide research program which the main goal is the development of welding
procedures for chain and accessories for application in mooring systems of oil platforms. In the specific case of the work in subject, the development of different covered electrodes formulations is discussed for the obtaining high mechanical strength and impact toughness, of the order of 860MPa and 50 Joules at -20°C, respectively. Welded joints were produced by using 4,0 mm diameter covered electrodes in multi-pass technique, according to the AWS Standarts, using preheat of 250°C, direct current, flat position and heat input of 1,5 kJ/mm. After welding, mechanical tests ( tension, impact Charpy-V, hardness) and metallografic examination ( scanning electron microscopy) were performed in specimen removed integrally from the weld metal both in the in the as welded condition and post weld heat treatment (PWHT) at 600°C for 1,2 and 3 hours. The results shows that the obtained weld metals have mechanical properties higher than the minimum required for the welding of a IACS W22 R4 Grade steel, in all condition analysis.
